（一）曲轴的构造
1.作用、工作条件和材料
曲轴的作用是把活塞连杆组传来的气体压力转变为转矩，并对外输出，还用来驱动发动机的配气机构和其他各种辅助装置（如发电机、水泵、转向油泵等）。
图2-39 曲轴飞轮组
1—启动爪；2—启动爪锁紧垫片；3—扭转减震器、带轮；4—挡油片；5—正时齿轮；6—第一、第六缸活塞上止点记号；7—圆柱销；8—齿圈；9—螺母；10—黄油嘴；11—曲轴与飞轮连接螺栓；12—中间轴承上下轴瓦；13—主轴承上下轴瓦；14、15—半圆键；16—曲轴
工作时，要承受周期性变化的气体压力、往复惯性力、离心力及它们产生的扭矩和弯矩，引起扭转震动和弯曲震动而产生附加应力；转矩和负荷经常变化，会导致轴径处有时不易形成良好的油膜，而它与轴承相对的滑动速度又很高。
曲轴要求用强度、冲击韧性和耐磨性都比较高的材料制造，一般采用中碳钢或中碳合金钢模锻。
2.曲轴的构造
曲轴由前端轴、主轴颈、连杆轴颈、曲柄、平衡重及后端凸缘等组成。一个连杆轴颈和它两端的曲柄及主轴颈构成一个曲拐。
曲轴上磨光的表面为轴颈。将曲轴支撑在曲轴箱内旋转的轴颈为主轴颈，主轴颈的轴线都在同一直线上。偏离主轴颈轴线用以安装连杆的轴颈为连杆轴颈（或称曲柄销），连杆轴颈之间有一定夹角。连杆轴颈与主轴颈之间还加工有润滑油道。
按曲轴主轴颈的数目，可以把曲轴分为全支撑曲轴和非全支撑曲轴两种。
在每个连杆轴颈两边都有一个主轴颈，称为全支撑曲轴；否则，称为非全支撑曲轴。显然全支撑曲轴的主轴颈数比连杆轴颈数多一个，这种支撑方式曲轴刚度好，但长度较长。由此可见，直列发动机全支撑曲轴的主轴颈数比气缸数多一个；V形发动机全支撑曲轴的主轴颈数是气缸数的一半加一个。
连杆大头为整体式的某些小型汽油机或采用滚动轴承作为曲轴主轴承的发动机，必须采用组合式曲轴，即将曲轴的各部分分段加工，然后组合成整个曲轴，如图2-40所示。
连杆轴颈是曲轴和连杆相连的部分，连杆大头安装在曲轴的连杆轴颈上。曲柄是连接曲轴主轴颈和连杆轴颈的部分。在曲轴的主轴颈、曲柄、连杆轴颈上钻有贯通的油道，以使主轴颈内的润滑油经此油道流至连杆轴颈进行润滑。
图2-40 组合式曲轴
1—启动爪；2—带轮；3—前端轴；4—滚动轴承；5—连杆螺栓；6—曲柄；7—飞轮齿圈；8—飞轮；9—后端凸缘；10—挡油圈；11—定位螺钉；12—油管；13—锁片
平衡重用来平衡连杆大头、连杆轴颈和曲柄等产生的离心力及其力矩，有时还平衡部分往复惯性力，使发动机运转平稳。如图2-41所示的四缸发动机，从整体来说，其惯性力及力矩是平衡的，但曲轴局部受力矩M1～2、M3～4作用，造成曲轴弯曲变形。如果在曲柄的相反方向上设置平衡重，就能使其产生的力矩与上述惯性力矩M1～2、M3～4相平衡。
图2-41 曲轴平衡重作用示意图
曲轴后端是最后一道主轴颈之后的部分。有安装飞轮用的凸缘，为防止机油从后端泄漏，后端也安装有油封装置。
3.曲轴前后端的密封及轴向定位
（1）曲轴前端的密封。
曲轴前端装有驱动配气凸轮轴的正时齿轮、驱动风扇和水泵的带轮及止推片等，如图2-42所示。
为了防止机油沿曲轴轴颈外漏，在曲轴前端装有甩油盘，随着曲轴旋转，当被齿轮挤出和甩出来的机油落在甩油盘上时，由于离心力的作用，被甩到齿轮室盖的壁面上，再沿壁面流下来，回到油底壳中。即使还有少量机油落到甩油盘前端的曲轴上，也会被压配在齿轮室盖上的油封挡住。
有的中、小型发动机曲轴前端还装有启动爪，以便必要时用人力转动曲轴，启动发动机。
图2-42 曲轴前端的结构
1、2—滑动止推轴承；3—止推片；4—正时齿轮；5—甩油盘；6—油封；7—带轮；8—启动爪
（2）曲轴后端的密封。
曲轴后端有安装飞轮用的凸缘。为防止机油向后漏出，常采用甩油盘、油封（自紧油封或填料油封）和回油螺纹等油封装置。回油螺纹的工作原理如图2-43所示。回油螺纹可以是梯形的或矩形的，其螺旋方向为右旋。当曲轴旋转时，流到回油槽中的机油也被带着旋转。因为机油本身有粘性，所以受到机体后盖孔壁的摩擦阻力Fr的作用。Fr可以分解为平行于螺纹的分力Fr1和垂直于螺纹的分力Fr2，机油在Fr1的作用下，顺着螺纹槽向前，流回油底壳。
图2-43 直列四缸四冲程发动机的曲拐布置
（3）曲轴的轴向定位。
曲轴的轴向定位装置为安装在某一主轴颈两侧的两个止推片，止推片的形式一般有两种：一种是翻边轴承的翻边部分（如图2-39中的零件12所示）；另一种是单面制有减磨合金层的止推轴承（如图2-42中的零件1、2所示），安装时，应将涂有减磨合金层的一面朝向旋转面。
4.曲拐的布置
多缸发动机曲轴曲拐的布置与气缸数、气缸的排列形式（直列、V形）、发动机的平衡以及各缸工作顺序的排列密切相关，并具有一定的规律。应尽可能使连续做功的两缸距离远些，以减少主轴承的负荷和避免相邻两缸进气门同时开启而发生抢气现象；做功间隔角尽量均匀，以使发动机运转均匀；曲拐布置应尽可能对称、均匀，以使发动机工作平衡性好。
常见的几种发动机曲拐布置和工作顺序如下：
（1）直列四缸四冲程发动机。
直列四缸四冲程发动机结构和工作循环表分别如图2-43和表2-1所示（工作顺序：1—3—4—2）。
表2-1 直列四缸四冲程发动机工作循环表
（2）直列六缸四冲程发动机。(www.xing528.com)
直列六缸四冲程发动机结构和工作循环表分别如图2-44和表2-2所示（工作顺序：1—5—3—6—2—4）。
图2-44 直列六缸四冲程发动机的曲拐布置
表2-2 直列六缸四冲程发动机工作循环表
（3）V形八缸发动机。
V形八缸发动机的结构如图2-45所示。
图2-45 V型八缸发动机的曲拐布置
5.扭转减震器
发动机工作时，经连杆传给曲轴的作用力呈周期性变化，所以使曲轴旋转的瞬时角速度也呈周期性变化。安装在曲轴后端的飞轮，由于转动惯量较大，其瞬时角速度比较均匀，这样就造成曲轴相对于飞轮转动时快时慢，使曲轴产生扭转震动。为消减曲轴的扭转震动，在发动机曲轴前端多装有扭转减震器。
扭转减震器有橡胶式、摩擦式、硅油式等多种形式，常用的是橡胶式扭转减震器。
橡胶式扭转减震器如图2-46所示。惯性盘通过橡胶层4与减震器圆盘3粘接在一起，当曲轴发生扭转震动时，通过带轮毂2带动减震器圆盘3一起振动，而惯性盘的转动惯量较大，瞬时角速度较均匀，所以橡胶层发生扭转变形，从而消耗曲轴扭转震动的能量，消减扭震。
目前轿车发动机使用的扭转减震器一般都不单独设惯性盘，而是利用曲轴带轮兼作惯性盘，带轮和减震器制成一体（称减扭震带轮）。无惯性盘扭转减震器如图2-47所示，带轮通过内层的橡胶与固定盘粘接在一起，曲轴产生扭转震动时，固定盘随曲轴一起振动，因带轮转动惯量较大，夹在带轮与固定盘之间的橡胶层发生变形，从而消耗曲轴扭转震动的能量，减轻了曲轴的扭转震动。
图2-46 橡胶式扭转减震器
1—曲轴前端；2—带轮毂；3—减震器圆盘；4—橡胶层；5—惯性盘；6—带轮
图2-47 无惯性盘扭转减震器
1—螺母；2—垫片；3—带轮固定盘；4、6—带轮；5—调节垫片；7—双头螺栓；8—大螺栓；9—螺栓；10—带轮总成
（二）曲轴的维修
曲轴常见的损伤有轴颈磨损、弯曲变形，严重时出现裂纹，甚至断裂。
1.曲轴裂纹的检修
曲轴裂纹一般发生在轴颈两端过渡圆角处或油孔处，裂纹较严重时，可通过观察或用锤子轻轻敲击平衡重从发出的声音来判断。检查裂纹最好的方法是在专用的磁力探伤仪上进行磁力探伤。曲轴裂纹可进行焊修，但一般是更换新件。
2.曲轴弯曲的检查与修理
曲轴弯曲是指主轴颈的同轴度误差大于0.05mm。若连杆轴颈分配角误差大于0°30′，则称为曲轴扭曲。
曲轴弯曲的检查如图2-48所示。将曲轴放在检测平板上的V形支架上，百分表指针抵在中间主轴颈上，转动曲轴一圈，百分表指针的摆差（径向圆跳动误差）一般应不超过0.04～0.06mm。曲轴弯曲较轻（径向圆跳动误差小于0.10mm）时，一般可经磨削曲轴后消除。弯曲严重的曲轴必须进行校正，必要时更换曲轴。
在压力机上冷压校正曲轴的方法如图2-49所示，将曲轴放在平台的V形块上，使曲轴弯曲的拱面向上，用叉形压头压在两连杆轴颈上（应垫铜皮保护），使曲轴下面两个百分表指针抵到轴颈上，然后开动压力机，根据百分表显示，当加压变形量达到预定值时停止加压，保持2～3min即可。
图2-48 曲轴弯曲的检查
1—V形支架；2—平板；3—曲轴；4—百分表支架；5—百分表
图2-49 冷压校正曲轴
1—平台；2—V形块；3—曲轴；4—叉形压头；5—百分表
注意：校正曲轴时，加压的压力方向应与曲轴轴线垂直，加压要均匀；加压变形量应视曲轴材料而定，中碳钢锻造的曲轴为原变形量的30～40倍，铸铁铸造的曲轴为原变形量的15～30倍。为了防止校正后变形又恢复，可进行回火热处理。
3.曲轴磨损的检查与修理
曲轴主轴颈和连杆轴颈的磨损是不均匀的，且磨损部位有一定的规律性。主轴颈和连杆轴颈最大磨损部位相互对应，而连杆轴颈的磨损部位在主轴颈一侧，且连杆轴颈的磨损比主轴颈严重。曲轴轴颈沿轴向还有锥形磨损。经探伤检查允许修复的曲轴，必须再进行轴颈磨损量的检查。
曲轴轴颈的磨损可用外径千分尺测量其直径来确定，测量部位如图2-50所示。轿车发动机曲轴轴颈的圆度和圆柱度超过0.0125mm时应进行磨削修理，轴颈直径达到其使用极限时应更换曲轴。
图2-50 曲轴轴颈磨损检查测量部位
4.曲轴轴向间隙的检查与调整
检查曲轴的轴向间隙时，可将百分表指针抵在飞轮或曲轴的其他断面上，用撬棒前后撬动曲轴，百分表指针的最大摆差即为曲轴轴向间隙。也可用塞尺插入止推片与曲轴的承推面之间，测量曲轴的轴向间隙。
曲轴轴向间隙一般为0.07～0.17mm，允许极限一般为0.025mm。间隙过大或过小，可通过更换止推片来调整。
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